反应溅射沉积技术制备燃料电池催化层的模拟

工程热物理学报 , 2014, 35(1): 95-99.

反应溅射沉积技术制备燃料电池催化层的模拟

胡桂林 ^1, , ^2, , ^3, , 李国能 ^4, , 张治国 ^5, , 郑友取 ^6,

1.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023;Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council, BC, Canada, V6T 1W5

2.Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council, BC, Canada, V6T 1W5

3.Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council, BC, Canada, V6T 1W5

4.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023

5.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023

6.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023

基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目(R1100065,Y20101692,Z1110695) 国家自然科学基金资助项目(50806068, 51106140) 浙江科技学院交叉预研专项资助项目(2011JC01Z)

关键词：反应溅射沉积技术 , 数值模拟 , RNGκ-ε模型 , 蒙特卡洛法 , 多组分反应

Simulation of Reactive Spraying Deposition Technology for Fabricating Fuel Cell Catalyst Layer

HU Gui-Lin ^1, , Neagu R ^2, , Wang Qianpu ^3, , LI Guo-Neng ^4, , ZHANG Zhi-Guo ^5, , ZHENG You-Qu ^6,

1.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023;Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council, BC, Canada, V6T 1W5

2.Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council, BC, Canada, V6T 1W5

3.Institute for Fuel Cell Innovation, National Research Council, BC, Canada, V6T 1W5

4.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023

5.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023

6.浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023

Keywords： reactive spraying deposition technology (RSDT) , numerical simulation , RNG κ-ε model , Monte Carlo method , multi-species reaction

反应溅射沉积技术(RSDT)可以生成纳米大小的颗粒并有效溅射形成性能稳定的催化层,是一项崭新的催化层制备技术.为从理论上研究RSDT过程的复杂物理化学过程,本文提出了RSDT过程的三维综合数学模型,模型描述了流体流动、热/质传递,并与燃料气的化学反应和液滴的燃烧相耦合.RNGκ-ε模型用于描述湍动燃烧气流,液滴的跟踪和分析在拉格朗日框架下进行,并利用Monte Carlo方法生成了催化层的表面结构.计算结果可以为该技术的优化提供一定的参考.

参考文献

[1]	S. V. Apte;M. Gorokhovski;P. Moin .LES of atomizing spray with stochastic modeling of secondary breakup[J].International Journal of Multiphase Flow,2003(9):1503-1522.
[2]	F. Qunbo;W. Lu;W. Fuchi .3D simulation of the plasma jet in thermal plasma spraying[J].Journal of Materials Processing Technology,2005(2):224-229.
[3]	Li MH;Christofides PD .Multi-scale modeling and analysis of an industrial HVOF thermal spray process[J].Chemical Engineering Science,2005(13):3649-3669.

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